Многоканальное устройство фильтрации

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 171180 (213004782/18-09 51) М. КМВ З с присоединением заявки Йо Н ВЗ Н 19/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 0702.83, Бюллетень Ио 5 Дата опубликования описания 0702 ВЗ 72) Авторыизобретения И; ковский и В.Я. Кра вски Ленина институт -кибернетики АН У Заявитель Ор 54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОИСГВО ФИЛЬТРАЦИ Изобретение относится к цифровой.вычислительной технике, д именно к.цифровой фильтрации,.использующейдискретное преобразование Фурье(ДПФ). Устройство Может найти применение при цифровой обработке простыхи сложных сигналов в гидро-, звуко-;.. и радиолокации, а также в аппаратуресвязи, навигации и телеметрии и других областях техники, использующихподобные сигналы,Известно многоканальное устройство фильтрации, содержащее блок прямо. го преобразования Фурье, выход кото-.:,рого" соединен с рядом выходных каналов фильтрации, каждый из ковторыхсостоит иэ двух перемножнтелей и опорного генератора и блоков обратногопреобразования Фурье 1 ,Однако использование процессорапрямого и обратного преобразованийфурье, которые без использования специальных блоков буферной памяти выдают отсчеты неравномерно во времени,искажает масштаб и непрерывность вы:ходной последовательности отсчетов,,фильтрованногосигнала, что снижаетточность фильтрации. Кроме того,устройство имеет малую надежность работы, что обусловлено его большой 3 сложностью, так как в каждом Выходном канале фильтрациисодержится такой сложный элемент, как блок Обрат- ного преобразования Фурье, чтО Само по себе требует значительных аппаратурных затрат, следствием чего является высокая стоимость такого устройства, а также большой вес и:габаритные размеры.Цель изобретения - повьхаение точности фильтрации и надежности работы устройства.Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устройство фиды рации, содержащее И каналов. фильтра- цику каждый из -которых состоит иэ двух перемножителей и опорного генератора, выходы которого подключены к первым входам перемножителей, при этом второй вход первого перемножите- . ля первого канала фильтрации объединен с вторыми входами первых перемиожителей других каналов фильтрации, второй вход второго перемножителя пер. вого канала фильтрации объединен с вторыми входами вторых перемножителей других каналов фильтрации, а уп-. равляющий вход опорного генератора первого канала фильтрации объединен с управляющими входами опорных геке 995282раторов других каналов фильтрации,введены анализатор скользящего спектра, первый информационный выход которого подключен к вторым входам первыхперемножителей, второй информационныйвыход - к вторым входам вторых перемножителей, а управляющий выход - куправляющим входам опорных генераторов, н блок управления, первый выходкоторого подключен к управляющему входу анализатора скользящего спектра,а в каждый канал фильтрации, введеныпоследовательно включенные сумматор,интегратор и выходной регистр,. при-,чем входы сумматора соединены с выходами перемножителей, а управляющиевходы интегратора и выходного регистра - с соответствующими выходами блокауправления.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема многоканаль"ного устройства Фильтрации 1 на,фиг,2 -,Юпример реализации блока управленияна Фиг. 3 - временная диаграмма,показывающая временные соотношениямежду импульсами, вырабатываемымиблоком управления, 25Устройство (Фиг. 1) содержит анализатор 1 скользящего спектра, дей.ствительные и мнимые составляющиеотсчеты спектра которого с информационных выходов подаются на входы Щсоответствующих перемножителей 2-1 -2-М и 3-1 - 3"М во всех каналахфильтрации.Одновременно с этим код номерагармоники р с управляющего выхода . З 5анализатора 1 скользящего спектрапоступает на входы опорных генераторов 4-1 - 4-М комплексных отсчетовтребуемых передаточных характеристиккаждого канала Фильтрации, которыевырабатывают необходимые составляющие отсчетов каждой передаточной характеристики и подают их на соответствующие другие входы перемножителей 2-1 и 3-1, где1М каждого канала фильтрации, Выходы перемножителей 2-и 3-каждого каналафильтрации подаются на входы сумматоров 5-1 - 5-М, выходы которых поступают на информационные входы соответствующих интеграторов 6-1 - б-М, 50выходы которых поступают на входысоответствующих выходных регистров7-1 - 7-М. Для управления устройством предусмотрен блок 8 управления(фиг. 2), где выход генератора 9 так товых импульсов подключен к входуФормирователя 10 серий тактовых импульсов (временные соотношения междукоторыми приведены на фиг. 3),60Устройство работает следующим образом.На вход анализатора 1 скользящегоспектра поступает подлежащий фильтрации сигнал Г(с) (Фиг.За), Блок 8 управления вырабатывает серии тактовых импульсов (фиг. 3 б, д, е, ж).В анализаторе 1 скользящего спектра происходит дискретизация (и квантование) входного сигнала Ф(с), в результате чего получаются отсчеты входного сигнала Г(с) (фиг,Зв),над которыми производится в скользящем режиме. анализа спектра прямое спектральное преобразование где Й - размерность вектора наблюдения;р - номер гармоники, р е О,Р,а2,о - текущий номер отсчета сигнала, с = 0,1,2Последовательность отсчетов спектра требуемой передаточной характеристики в каждом из выходных каналов Фильтрации задается в видеН(Р)-Щ(РИЗщН (р) РеОР- еАф. Р) На .каждом шаге скольжения 1, анализатор 1 скользящего спектра последовательно во времени выдает отсчеты скользящего спектра (1) по каждой гармонике р а 0,Рна первые входы соответствующих перемножителей 2- и 3-1. Одновременно с этим код номера гармоники р поступает на управляющие входы опорных генераторов 4-1 (Фиг,З,г), которые вырабатывают последовательности отсчетов передаточных характеристик (2) и синхронно с поступлением отсчетов спектра (1) подают их на вторые входы перемножителей 2-1 и 3- 1, где образуются элементарные произведенияй Р (р)й Н;(р) и З,Р (РР,;(р)Эти элементарные произведения последовательно подаются на входы сумматоров 5-1, где производится их суммирование, и каждая сумма последовательно во времени поступает на информационные входы интеграторов 6-1. Интеграторы 6-1 управляются импульса. ми (фиг. З,д и е) таким образом, что при поступлении импульса (фиг. З,д) к содержимому интегратора б- добавляется очередная сумма парного произведения для соответствующего номера гармоники р, а при поступлении импульса (Фиг. З,е) производится сброс интеграторов 6-1 в нуль. Перед сбросом информации с выходов интеграторов 6-1 переписывается импульсом (Фиг. 2,ж) в выходные регистры 7-.Таким образом, на каждом последующем шаге скольжения +1, в каждомканале фильтрации будет представленозначение отсчета реакции фильтра-0 "Е 4 ф полученное на предыдущем шаге скольжения е,. Этим обеспечивается независимость задержки во времени между соответствующими отсчетами входного и выходного сигналов в отличие от -:. устройства-прототипа, где такая зависимость существует. Тем самым повышается точность фильтрации.Кроме того, выполняемый предлагаемым устройством переход из частотной области во временную (3), осуществляемый только для одного отсчета реакции фильтра в каждом канале фильтрации, значительно проще перехода выполняемого устройством-прототипом, 20 где необходимо выполнять обратное преобразование Фурье. Следствием этого является значительно более простое устройство выходных каналов фильтрации (используются сумматоры, цифровые интеграторы и выходные регистры вместо сложных блоков обрат. ного преобразования Фурье).Предлагаемое многоканальное устройство фильтрации выгодно отличается от устройства-прототипа своей простотой и вследствие этого повышен; ной надежностью и низкой стоимостью, а также небольшим весом и габаритными размерами.35Формула изобретенияЙногоканальное устройство фильтрации, содержащее М каналов фильтрации, каждый из которых состбит издвух перемножителей и опорного генератора, выходы которого подключенык первым входам перемножителей, приэтом второй вход первого перемножи"теля первого канала Фильтрации объединен с вторыми входами первых перемножителей других каналов фильтрации, второй вход второго перемножителя первого канала фильтрации объединен с вторыми входами вторых перемножителей других каналов Фильтрации,а управляющий вход опорного генератора первого канала Фильтрации объединен с управляющими входами опорныхгенераторов других каналов Фильтрации,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности фильтрации и надежности работы устройства,в него введены анализатор скользящего спектра, первый информационныйвыход которого подключен к вторымвходам первых перемножителей, второйинформационный выход - к вторымвходам вторых перемножителей, а управляющий выход - к управляющим входам опорных генераторов, и Счок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу анализатора скользящего спектра, -а в каждый канал фильтрации введены последовательно включенные сумматор,интегратор и выходной регистр, причемвходы сумматоров соединены с выходами перемножителей, а управляющиевходы интегратора и выходного регистра - с соответствующими выходамиблока управления.Источники информации;принятые во внимание при экспертизе1. Заявк ФРГ 9 2436013,кл. Н 03 Н 7/02, 1976 (прототип).